Soprano lyrique franco-algérienne, Tamara Bounazou commence le chant à cinq ans au Conservatoire de Montbéliard, sa ville natale. Diplômée du Conservatoire national supérieur de musique et de danse de Lyon puis de l'Universität für Musik und darstellende Kunst de Vienne en 2019, elle est sélectionnée la même année pour le Young Singers' Project du Festival de Salzbourg, où elle interprète la Première Suivante de Dircé dans Médée de Cherubini sous la direction de Thomas Hengelbrock dans la mise en scène de Simon Stone.
Sur la scène de l'Opéra national de Paris, elle incarne Papagena dans Die Zauberflöte ainsi que L'Amour et Clarine dans Platée de Rameau sous la direction de Marc Minkowski et la mise en scène de Laurent Pelly. Au Schloßtheater de Schönbrunn, elle est Gretel dans Hänsel et Gretel, la Comtesse Almaviva dans Les Noces de Figaro ou Carolina dans Il matrimonio segreto. En 2025, elle prend le rôle-titre d'Iphigénie en Tauride sur la scène de l'Opéra-Comique, dans la mise en scène de Wajdi Mouawad.
En 2026, elle est nommée dans la catégorie « Révélation artiste lyrique » aux Victoires de la musique classique. Lauréate de nombreux concours, dont le Second Prix au Concours Lotte Lenya 2025 et le Premier Prix au Concours international de musique de chambre de Lyon avec sa pianiste Anna Giorgi (duo Moine ou Voyou), elle se produit régulièrement au Wigmore Hall de Londres, au Théâtre des Champs-Élysées et au Festival Verbier.